لف مغزلي اللف المغزلي وأطياف العناصر

آخر تحديث منذ 6 يوم و 16 ساعة 979 مشاهدة

اللف المغزلي وأطياف العناصر

منذ أوائل القرن العشرين تكاثفت أبحاث العلماء لاكتشاف تركيب الذرة، وتعجبوا لعدم سقوط الإلكترون ، وهو سالب الشحنة داخل نواة الذرة وهي موجبة الشحنة، وذلك طبقاً للكهرومغناطيسية الكلاسيكية لا بد من أن يفقد الإلكترون طاقة حركته شيئا فشيئا نتيجة إشعاعه الكهرومغناطيسي المستمر وهو يدور حول النواة حتى ينهار داخل النواة. ولكن الواقع لا يؤيد ذلك ، فالإلكترونات لا تلتهما النواة ، وتبقي الإلكترونات في مداراتها ، بل ومن الممكن أن تتشابك الذرات مع بعضها البعض بواسطة الإلكترونات مكونة جزيء جزيئات . لذلك ظهر مجموعة من علماء الفيزياء وضعوا أسس فيزيائية ثورية مبنية على ظاهرة كم الكم التي اكتشفتها ماكس بلانك عام 1900 ، وسميت ميكانيكا الكم .

في عام 1913 اقترح نيلز بور نموذج بور لذرة الهيدروجين ، وقد نجح هذا النمودج استطاع العلماء في تفسير خطوط طيف الهيدروجين ، التي لم يكن الفيزيائيين لديهم تفسير لظهور تلك الخطوط الضوئية ذات تردد ات معينة في طيف الهيدروجين، فقد أوضح بور أن سبب ظهور هذه الأطياف المحددة يرجع إلى إنتقالات محددة للإلكترون حول النواة وقد اطلق عليها قفزة الكم، واكتشف العلماء أن الخصائص الذرية للذرات تكمن في سلوك إلكتروناتها التي تدور في أغلفتها . وتبينوا باستخدام ميكانيكا الكم إلى أن سلوك الإلكترون في الذرة يمكن وصفه بأربعة إحداثيات أو أعداد كمومية ، وهي

  • عدد كم رئيسي ،
  • عدد كم مداري ،
  • عدد كم مغناطيسي
  • عدد كم مغزلي .

اكتشف عدد الكم المغزلي للإلكترون في عام 1925 ومقداره +1/2 أو -1/2 .

هذا العدد المغزلي هو رابع أعداد الكم و من خصائصه ترتيب إلكترون الإلكترونات في نواة الذرة وهو المسؤول عن انشقاق خطوط الطيف فيما يسمى انشقاق بنية فائقة الدقة . كما يلعب دورا هاما في نشأة نجم نيوتروني النجوم النيوترونية .

يستخدم قياس العزم المغزلي بوزيترون للبوزيترونات في الطب للتصوير والتشخيص.

اللف المغزلي للإلكترون

اللف المغزلي للإلكتروني يولد مجالا مغناطيسيا الأمر الذي يجعل الإلكترون المغناطيس كالمغناطيس . وفي الحقيقة ترجع خاصية المغناطيسية في المواد بصفة أساسية إلى اللف المغزلي للإلكترون وما يرافقه من عزم مغناطيسي ( كذلك تولد الحركة المدارية للإلكترون في الذرات مجالا مغناطيسيا ، ولكنه يكون أقل بكثير من العزم المغناطيسي المغزلي للإلكترون). يغزل الإلكترون في اتجاهين فقط

  • مع عقارب الساعة
  • عكس عقارب الساعة

لذا فهو يأخذ قيمتين فقط +1/2 أو -1/2 ويرمز لهما أحيانا بالتعبيرين فوق و أسفل .

ينشأ عن دوران الإلكترون حول النواة عزم زاوي (شبيه بالزخم الزاوي للأرض في دورانها في فلك حول الشمس) ، بالإضافة إلى ذلك ينشأ عن غزله عزم زاوي داخلي (مثل دوران الأرض حول محورها ] , مما يعني

العزم الزاوي الكلي العزم الزاوي المداري + العزم الزاوي المغزلي
  • حيث العزم الزاوي الداخلي يحدد برابع أعداد الكم وهو عدد كم مغزلي عدد الكم المغزلي s ,
  • بينما يحدد العزم الزاوي المداري بثاني أعداد الكم وهو عدد كم مداري عدد الكم المداري < >l
  • (يقترن الكم المداري (الحركي) بكم مغناطيسي ، وهو يحدد ثالث الأعداد الكمومية الازمة لوصف حالة الإلكترون في الذرة وصفا كاملا ، وهو عدد كم مغناطيسي عدد الكم المغناطيسي l< > m .

اللف المغزلي للجسيمات الأولية

اللف المغزلي Spin لأي جسيم أولي يكون ثابتا لا يتغير . وحتى باعتبار ان الجسيم نقطيا (أي ليست له مقاييس) وكانت طاقة حركة طاقة حركته صفرا ، فهو له عزمه المغزلي . توجد حتى الآن جسيمات ذات عزم مغزلي 0hbar و frac 1 2 hbar و 1hbar
، ونجد فيها hbar ثابت بلانك المخفض الذي يمثل كم الشغل ؛ أي أصغر وحدة للقدرة توجد في الطبيعة وعدد كمومي
s 0, frac 1 2 !!, 1,ldots وهو ما يسمى عدد كم مغزلي .

اكتشف أن للإلكترون عزما مغزليا لأول مرة في عام 1925 وهو يساوي frac 1 2 hbar
وكان ذلك لتفسير بعض الظواهر أطياف العناصر.G. E. Uhlenbeck, S. Goudsmit < >Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons. In < >Naturwissenschaften. Bd. 13 Nr. 47, 1925, S. 953. (اكتشاف العزم المغزلي للإلكترون (اقرأ عزم مغزلي ).

كما أعطي للبروتون العزم المغزلي frac 1 2 hbar لتفسير بعض الشذوذ في حرارة نوعية الحرارة النوعية لغاز الهيدروجين ، وكان ذلك في عام 1928 .
D.M.Dennison < >A Note on the Specific Heat of the Hydrogen Molecule. In Proceedings of the Royal Society of London Series A. Bd. 115, 1927, S. 483–486. Warum ausgerechnet eine makroskopisch messbare Eigenschaft des H2-Moleküls zum Spin der Atomkerne führt, ist ausführlich beschrieben in Jأ¶rn Bleck-Neuhaus < >El entare Teilchen. Moderne Physik von den Atomen bis zum Standard-Modell Kap. 7. Springer-Verlag , ISBN 978-3-540-85299-5

اكتشف بعد ذلك أن جميع الجسيمات الأولية تتصف بأن لها كم مغزلي ، بحسب أصنافها

wikitable float-right

! عزم مغزلي

! النوع

! أمثلة جسيم أولي جسيمات أولية

-

0

بوزون هيغز

-

frac 1 2 hbar
فرميون

إلكترون , نيوترينو , كوارك

-

1 hbar
بوزون

فوتون , غلوون , بوزون W-بوزون و بوزون Z-بوزون

-

2 hbar

جرافيتون (مقترح)

حيث hbar ثابت بلانك ثابت بلانك المخفض .

وقدره hbar val 1.054571800 e -34 جول · ثانية

جسيمان لكل منهما Spin 1/2

محصلة العزم المغزلي لجسيمين مة ذوي العدد المغزلي 1/2 في نظام (مثل إلكترونين في الذرة) يمكن للمحصلتهما أن تتخذ المقدارين تكون ,Smathord 1 und ,Smathord 0 .

فإذا رمزنا لكل جسيم منهما بالرمز uparrow
ight
angle , downarrow
ight
angle
لحالة استقرارهما (حالة أرضية) فإنهما يكوّنان حالنين لهما الأعداد الكمومية S و M_S ؛

حيث M_S يمثل العزم المغناطيسي الناشيء عن العزم المغزلي للإلكترونين في إتجاه معين .

upuparrows
ight
angle , frac 1 sqrt 2 ( uparrowdownarrow
ight
angle+ downarrowuparrow
ight
angle) , downdownarrows
ight
angle quad - في حــــالة ,Smathord 1 , M_S +1,,0,,-1
أي أنها تشكل ( حالة ثلاثية Triplett)؛ لأن M_S يمككن أت تتخذ ثلاثة قيم أو ثلاثة اتجاهات.
frac 1 sqrt 2 ( uparrowdownarrow
ight
angle- downarrowuparrow
ight
angle)quad - في حـــالة ,Smathord 0, M_Smathord 0
أي أنها تشكل ( حالة منفردة Singulett)؛ لأن M_S يمكن ان تتخذ قيمة أو اتجاه واحد.

في الحالتين عندما تكون M_Smathord 0 (أي عندما تكون مركبة مجموع العزمين المغزليين في الاتجاه z مساوية للصفر) فإنهما تشكلات أبسط حالة للتشابك . فهنا تعطي كل من محصلتي جمع العزمين المغزليين uparrowdownarrow
ight
angle und downarrowuparrow
ight
angle وتكون مركبتهما في الاتجاه z مساوية 0 .

ولكن هذا لا ينطبق في حالة أن يكون للجسيمان عزمين مغزليين ليس متساويين ؛ مثل أختلاف العزم المغناطيسي لإلكترون و بروتون في ذرة الهيدروجين حيث يختلفا بنسبة 1 700 . فإذا رمزنا للإلكترون بعزمه الكبير للتوضيح بالرمز !!Uparrow
angle وبالتالي !!Downarrow
angle , فإن الحالتين لــ (M_Smathord 0) تصبحان frac 1 sqrt 2 ( Uparrowdownarrow
ight
angle pm Downarrowuparrow
ight
angle). كل للعضوين المجموعين هنا له عزم مغناطيسي كبير يعادل العزم المغناطيس للإلكترون ويكون متحا إما في الاتجاه (+z) أو في الاتجاه(-z) , وتكون قيمة العزم المغناطيسي للذرة في حالة تشابك كمي التشابك الكمي هذه في الاتجاه z مساوية للصفر . ويمكن رؤية أن الشرط أن يكون المجموعان
Uparrowdownarrow
ight
angle و Downarrowuparrow
ight
angle في في حالة تشابك بالفعل حتى يتحقق ذلك.

مقدمة ميكانيكا الكم

الغزلالمعجم الطبي الموحد] أو حقيقة اللف المغزلي إنج spin أو التدويمhttp //applications. ro.who.int/UMD-Joomla/Search 20Engine/Forms/AdvancedSearch.as ?Text Résonance 20électrique 20de 20spin&SearchLanguage 01467253-3279-43ba-aa40-c23670d1a80e المعجم الطبي الموحد أو كمية التحرك الزاوي للجزيء http //www.electropedia.org/iev/iev.nsf/ ?openform&ievref 113-05-09 الهيئة الدولية الكهروتقنية هو دوران الجسيم الأولي حول نفسه وهي خاصية جوهرية في كافة الجسيمات الأولية وتمثل ظاهرة ميكانيكية كمومية أصيلة . يمكن تقريب اللف المغزلي للإلكترون للأذهان عن طريق تشبيهها بدوران الأرض حول نفسها إضافة لدورانها حول الشمس , فكذلك يلف الإلكترون حول نفسه ويدور في نفس الوقت في مدار حول النواة . ويقترن اللف المغزلي للإلكترون بعزم مغناطيسي له ، هو الأصل في ظاهرة مغناطيسية] المواد .

في ميكانيكا كلاسيكية الميكانيك الكلاسيكي ينشأ العزم الدوراني من دوران مكونات وكتل داخلية أصغر في جسم ما ، لكن في ميكانيك الكم يكون الدوران المغزلي خاصة جوهرية للجسيم لا تنشأ عن دوران مكونات داخلية.

اكتشف العزم المغناطيسي للإلكترون في عام 1925 ، وعن طريقه أمكن تفسير بعض الظواهر التي لم تكن مفهومة أنذاك الخاصة بانشقاق خطوط طيف الهيدروجين ؛ فهي تنشق في هيئة خطين متوازيين بدلا من خط طيفي واحد في وجود مجال مغناطيسي خارجي ، هذا بسبب العزم المغزلي للإلكترون الذي يمكن أن يكون موازيا وفي اتجاهه لخطوط المجال المغناطيسي الخارجي أو يكون معكوسا بالنسبة له. وقد اتضح بعد ذلك أن جميع جسيم أولي الجسيمات الأولية لها لف مغزلي ، كما أن بعض الذرات لها محصلة للعزوم المغزلية فيها. تلك المحصلة للعزوم المغزلية تكون بحسب نوع العنصر ، فقد يكون المحصلة للعزوم المغزلية للإلكترونات في الذرة (إذا كانت محصلة العزوم المغزلية للنواة مساوية للصفر) ؛ وقد تكون محصلة مجموع العزوم المغزلية للإلكترونات مع ارتباطها بمجموع العزوم المغزلية لمكونات النواة.

باستثناء بوزون هيغز الافتراضي فإن الجسيمات الأولية مثل الفرميونات ( إلكترون كالإلكترونات و ميون الميونات ) و هادرونات الهادرونات ( بروتون كالبروتون و النيوترون ) ، و البوزونات و فوتون الفوتونات لا يمكن أن تكون بدون غزل بالرغم من كونها جسيمات نقطية غير مؤلفة من مكونات أصغر منها.

مواضيع ذات صلة
عزيزي زائر شبكة بحوث وتقارير ومعلومات.. تم إعداد وإختيار هذا الموضوع لف مغزلي اللف المغزلي وأطياف العناصر فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم , وهنا نبذه عنها وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 01/12/2022
التعليقات
ماتكتبه هنا سيظهر بالكامل .. لذا تجنب وضع بيانات ذات خصوصية بك وتجنب المشين من القول

لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق

أقسام شبكة بحوث وتقارير ومعلومات عملت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع لف مغزلي اللف المغزلي وأطياف العناصر ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 01/12/2022
اعلانات خليجي
شبكة بي المعلوماتية
الأكثر قراءة
روابط تهمك
اهتمامات الزوار